高速公路服務(wù)區(qū)智慧管控技術(shù)研究

□ 李進東 周紅杰 黃松山 周 凜

在高速公路運營系統(tǒng)中，服務(wù)區(qū)為公路運輸過程中的各種需求提供綜合服務(wù)功能，是高速公路體系中的重要組成部分。近些年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)的進步，高速公路服務(wù)區(qū)重新定位為新時代背景下的服務(wù)產(chǎn)業(yè)與經(jīng)營管理模式，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段實行智慧服務(wù)區(qū)連鎖經(jīng)營。對于運營管理者來說，能夠從整體上提高高速公路智慧服務(wù)區(qū)連鎖經(jīng)營管理效率，但對于交通管理者來說，仍未發(fā)揮出服務(wù)區(qū)應(yīng)有的效果。比如，可對服務(wù)區(qū)實施智慧管控，將交通違法車輛引導至服務(wù)區(qū)進行違法處理，在服務(wù)區(qū)內(nèi)公共區(qū)域安裝人臉識別設(shè)備進行追逃查緝；可對服務(wù)區(qū)入口前的車輛進行車速引導、擁堵提示等預警，減少在服務(wù)區(qū)路段發(fā)生擁堵的概率。

一、服務(wù)區(qū)智慧管控系統(tǒng)簡介

基于目前道路交通安全應(yīng)用背景和業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，智慧管控系統(tǒng)需做到“七控六警”，即控速、控道、控距、控客危（闖禁）、控并道、控疲勞、控在逃，安全宣傳與警示、違法警示、路況警示、追尾警示、喚醒警示、引導警示。系統(tǒng)具體需要解決以下業(yè)務(wù)需求。

1.服務(wù)區(qū)違法行為檢測與處理

服務(wù)區(qū)違法行為檢測與處理程序為：檢測沿線的違法行為→檢測信息接入交警系統(tǒng)并傳輸至服務(wù)區(qū)→服務(wù)區(qū)信息引導、違法處理。

2.服務(wù)區(qū)擁堵檢測與處理

服務(wù)區(qū)擁堵檢測與處理程序為：檢測服務(wù)區(qū)內(nèi)擁堵情況→制定管控措施→避免擁堵回溢至主路、預防和減少二次事故發(fā)生。

3.其他需求

協(xié)助追逃查緝，服務(wù)區(qū)出口防并道追尾碰撞，道路安全預警信息的聯(lián)網(wǎng)、中心實時上傳和統(tǒng)一管理，重大安全事件的人工干預、統(tǒng)計分析等。

二、系統(tǒng)邏輯構(gòu)架及拓撲結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)按照《湖南省公路安全設(shè)施和交通秩序管理精細化提升行動實施方案》，結(jié)合湖南省交警總隊成功經(jīng)驗和要求，由清華大學、湖南交通工程學會、湖南省公安廳交通警察總隊、湖南車路協(xié)同智能科技有限公司聯(lián)合研發(fā)；可進一步繼續(xù)深度融合智能網(wǎng)聯(lián)5G 等先進技術(shù)，推動高速公路服務(wù)區(qū)運營模式以及交通管理方式變革；可探索智慧高速公路動態(tài)和靜態(tài)信息整合，引領(lǐng)新型智慧高速新理念，打造全國示范試點樣板。項目經(jīng)驗成果可形成高速公路智能化建設(shè)可復制、可推廣的經(jīng)驗。

圖1 為系統(tǒng)整體架構(gòu)圖，圖2 為系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。其主要圍繞前端數(shù)據(jù)采集部分進行設(shè)計與建設(shè)，并在應(yīng)用層進行多功能應(yīng)用。系統(tǒng)主要由以下功能單元組成。

圖2 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖

1.數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層包括前端檢測設(shè)備數(shù)據(jù)采集和云端數(shù)據(jù)接入，前端檢測設(shè)備包括廣域雷達微波檢測器、卡口攝像機、事件檢測球機、全景球機、人臉識別攝像機、高清攝像機，云端數(shù)據(jù)主要由集中指揮平臺、道安云平臺的相關(guān)違法數(shù)據(jù)接入。

2.數(shù)據(jù)傳輸層

雷達和卡口攝像機將檢測到的車輛信息通過網(wǎng)線或者無線網(wǎng)橋傳輸至終端處理器以及邊緣計算單元進行分析處理，然后將預警信息通過光纖或高速公路專用通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至交通誘導屏，同時終端處理器通過4G網(wǎng)絡(luò)與云平臺進行數(shù)據(jù)交互；服務(wù)區(qū)內(nèi)球機以及攝像機通過網(wǎng)線或無線網(wǎng)橋的方式進行通訊，同時，通過4G 無線網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。

3.數(shù)據(jù)資源層

系統(tǒng)配置大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器和高性能服務(wù)器，可以進行交通數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

4.應(yīng)用層

具備道路交通安全預警業(yè)務(wù)方面應(yīng)用，包括違法車輛誘導進服務(wù)區(qū)、車速引導、服務(wù)區(qū)擁堵預警及引導、追逃查緝等。

5.表現(xiàn)層

通過前端的預警設(shè)備進行體現(xiàn)，如交通誘導屏進行違法警示及誘導、交通安全宣傳，喇叭和紅藍爆閃燈進行聲光報警提示，服務(wù)區(qū)內(nèi)違法車輛停車區(qū)對相關(guān)違法車輛進行處理等。

6.存儲層

外場配置終端處理器主機，具備4 T硬盤，可存儲60 天過車圖片、視頻信息；通過統(tǒng)一接入平臺，匯聚至道安云。

三、系統(tǒng)詳細設(shè)計

1.外場設(shè)施的部署設(shè)計

外場設(shè)施的部署設(shè)計如圖3 所示。外場部署內(nèi)容如下。

圖3 外場部署設(shè)計圖

（1）檢測與數(shù)據(jù)處理區(qū)。安裝于服務(wù)區(qū)前10 公里處或上一個匝道出口，采集過車信息，包括車牌、車型、車身顏色等車輛信息，采集車輛違章檢測信息，包括，超速、壓線、逆行、貨車占道等違法行為。

（2）反饋預警提示區(qū)。部署在A 后端200 米處以及服務(wù)區(qū)前3 公里以及500 米處，展示終端處理器傳遞過來的車輛違法信息，并重復誘導至服務(wù)區(qū)，同時觸發(fā)喇叭和警示爆閃燈進行聲光預警提示。

（3）擁堵事件檢測相機。在服務(wù)區(qū)入口處架設(shè)一根異型監(jiān)控桿，于在匝道入口布設(shè)一個事件檢測相機，檢測服務(wù)區(qū)內(nèi)的擁堵情況，并將信息傳輸進行預警提示。

（4）卡口相機。在服務(wù)區(qū)入口異性監(jiān)控桿上主路方向部署一個卡口相機，統(tǒng)計未進入服務(wù)區(qū)的車輛相關(guān)信息，如車牌、車型等，并將信息傳輸給E 進行比對統(tǒng)計。

（5）檢查停車區(qū)。服務(wù)區(qū)內(nèi)建設(shè)違法處理停車場，配置一個高清攝像機對進入違法處理停車場車輛進行抓拍，并將抓拍圖片上傳至后臺服務(wù)器，讓管理人員進行處理，同時通過智能交通標志對車輛進行引導檢查，顯示停車檢查→窗口登記→完成檢查，同時接受未進入服務(wù)區(qū)車輛的違法信息，判斷車輛是否闖禁。

（6）高空全景球機。部署在服務(wù)區(qū)高處，檢查整個服務(wù)區(qū)內(nèi)是否存在異常情況。

（7）檢測預警區(qū)。部署在主道與匝道合流綠化帶內(nèi)，采集主干道以及匝道行車道方向來車、速度、距離等信息，展示匝道道來車信息并警示主道車輛謹防變道追尾。

（8）預警區(qū)。部署在匝道出口，展示主干道來車信息并警示匝道車輛注意行車安全。

（9）人臉識別智能攝像機。部署在服務(wù)區(qū)公共區(qū)域，如服務(wù)大廳、超市、餐廳、廁所門口，對進出該區(qū)域的人員進行識別，檢查是否有相關(guān)違法在逃人員，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即上傳至平臺報警處理。

2.智能交通標志設(shè)計

（1）入口標志。尺寸：1.44 米×3.42 米，字體顯示大小為45 厘米，顯示顏色為黃字黑底。

（2）服務(wù)區(qū)內(nèi)智能引導標志。尺寸：0.48 米×1.92米，字體顯示大小為40 厘米，顯示顏色為黃字黑底。

（3）出口標志。主道：尺寸：0.48 米×3.42 米，上屏下標志結(jié)合；出口：固定標志。

四、結(jié)論

（1）為了滿足對高速公路服務(wù)區(qū)交通需求的智慧管控系統(tǒng)，對系統(tǒng)構(gòu)成進行具體介紹，檢測裝置全面收集了各種交通情況，從而能夠及時、準確地做出處理。

（2）對智慧管控系統(tǒng)進行具體的描述，其中包括了智能交通標志設(shè)計與各部分設(shè)備功能等。系統(tǒng)可以即時收集到車輛的信息，針對車輛行駛出現(xiàn)的違章行為提前做好預警信息，使高速公路服務(wù)區(qū)的車輛行駛更加有序和安全。